JP5344215B2 - レーザー墨出し器及びそれを用いたレーザーシステム - Google Patents

Description

本発明は、建築現場などで使用されるレーザー光を基準線として照射するレーザー墨出し器及びそれを用いたレーザーシステムに関する。

従来のレーザー墨出し器は、スタンド上に配置された本体にレーザーユニットを収納しており、本体に設けられた照射窓を介してレーザーユニットからレーザー光を本体外部に照射する構成となっている。

一方、レーザー墨出し器は、自重によってレーザーユニットを垂直に維持する機械式ジンバル方式と、モータによってレーザーユニットの姿勢を制御する電子式ジンバル方式の２つに大きく分けられる。電子式ジンバル方式のレーザー墨出し器は、レーザーユニットの姿勢を制御するためのモータを内蔵しているため、モータを制御する制御装置を内部に設けている。したがって、機械式ジンバル方式では実現できなかった種々の制御が可能である。

レーザーユニットは、水平センサーと２個のモーターを含む姿勢制御ユニットにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に２軸制御され、水平センサーが水平状態を検出する位置に自動で姿勢調整され、レーザーユニットから照射されたレーザー光は水平または垂直なラインとなる。また、墨出し器本体はスタンド上に搭載されており、専用受光器を用いれば受光器の設置位置に向かって、墨出し器本体がスタンドに対して自動的に回転して位置決めを行うことができるようになっている。

照射場所が明るい場所や長い距離でライン光（レーザー光）を照射する場合は、ライン光が極めて薄くなり、見えにくくなるためレーザーラインを感知する事ができる受光器を用いて、レーザー墨出し器の位置決めを行う。ほとんどのレーザー墨出し器は本体が回転テーブルに搭載されており手動で位置決めを行うが、一部の製品には専用受光器に向かって自動的に位置決めを行えるレーザー墨出し器もある。この時、墨出し器は垂直ラインを照射した状態で専用受光器に向かって自動回転を行うが、受光器が垂直ラインを感知する必要があるため、受光器が感知できるように特定の発光条件でオンオフを繰り返すパルス発光を照射する必要がある。そのため、ライン強度は通常使用時のライン強度に比べて小さくなるため、位置決めが完了した後も、ラインが薄くてライン光の認識がしにくい状態であった。

本発明の目的は、自動的にレーザー光の位置決めを行うレーザー墨出し器において、自動位置決め終了後にライン強度が自動的に増加しライン光（レーザー光）を見やすくすることで、墨出し作業の効率を向上させたレーザー墨出し器を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、所定の場所に配置された受光器にレーザー光を位置決め可能なレーザー墨出し器であって、レーザー光を照射するレーザーユニットを収容する本体部と、該本体部下部に設けられ該本体部を支持するスタンド部と、前記レーザーユニットを覆うカバーと、前記レーザー光を該カバーの外部に照射するための照射窓とを備え、前記本体部は前記スタンド部上で水平方向に回転可能に配設されているレーザー墨出し装置において、前記レーザー光の強度を調整するためのレーザー光強度調整部と、該レーザー光強度調整部によって調整された第１強度のレーザー光が前記受光器に向かって照射されるように前記本体部を前記スタンド部に対して水平方向に自動回転させるための自動回転機構部とを有し、前記レーザー光強度調整部は、前記レーザー光が前記受光器によって受光された後に前記レーザー光を前記第１強度より強い第２強度のレーザー光に増大することを特徴とする

本発明によれば、自動的にレーザー光の自動位置決めが確実に行え、位置決めを終了すれば、ライン発光条件が自動的に変化してライン光の強度が増大するため、照射ラインが見やすくなり墨出し作業の効率及び操作性を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態によるレーザー墨出し器の外観を示す斜視図、図２はレーザー墨出し器の内部機構を示す図、図３はレーザー墨出し器のレーザー光を位置決めする前の状態を示す動作図、図４はレーザー墨出し器のレーザー光を位置決めした後の状態を示す動作図、図５はレーザー墨出し器の制御ブロック図、図６はレーザー墨出し器のレーザー光を位置決めする際の制御フローチャートである。

まず、本発明のレーザー墨出し器について図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、レーザー墨出し器１は、主に本体部２とスタンド部３から構成される。本体部２は、後述するレーザーユニットを収納するカバー４と、レーザーユニットからのレーザー光をカバー４の外に照射するための照射窓５と、レーザーユニットの姿勢制御を指示するための操作パネル６を備えている。

本体部２すなわちカバー４の内部には、図２に示すように、レーザーユニット７が収納されている。レーザーユニット７は、レーザー光源８と、レーザー光源８から出されたレーザー光を複数の方向に分岐するためのレーザー分岐機構９と、レーザー分岐機構９によって分岐されたレーザー光を照射窓５から照射ラインとして照射する複数のレンズ１０と、レーザー光源８及びレーザー分岐機構９を支持するフレーム１１を備えている。更に、操作パネル６からの指示に従いレーザーユニット７の姿勢を制御する２つのモータ１２を含むモータ機構部１３を備えており、レーザー光源８には不図示の２つのセンサが設けられている。一方のセンサによりＸ軸方向の姿勢を検出しその検出結果を受けて後述するの制御装置によって、センサに対応する一方のモータ１２を制御すると共に、他方のセンサによりＹ軸方向の姿勢を検出して他方のモータ１２を制御し、自動的にレーザーユニット７を適切な姿勢に制御するように構成されている。また、レーザーユニット７には、不図示のモータが更に２つ設けられており、後述するように、受光器１４からの信号又は操作パネル６からの信号によってモータが制御され本体部２をスタンド部３に対して自動的に回転するように構成されている。

このように構成されたレーザー墨出し器１は、通常使用時には、操作パネル６を操作して電源スイッチをオンする。制御装置は、センサによってレーザーユニット７の姿勢を適切な姿勢にするためにモータ機構部１３を制御する。その後、操作パネル６にも受けられたライン照射スイッチ等を操作することにより、水平または垂直なレーザー光をレンズ１０から所望の位置に照射することができる。また、操作パネル６に設けられたライン強度スイッチを操作することにより、照射ラインの強度を制御することができレーザー墨出し器１の使用環境に応じて最適なライン強度にすることができる。

更に、レーザー墨出し器１の専用受光器１４を用いることによって、受光器１４を所望の位置に設置することで、レーザー墨出し器１は受光器１４から発せられる信号を受信して、自動的にレーザー光が受光器１４に一致するように本体部２（レーザーユニット７）がスタンド部３に対して回転し位置決めすることができる。以下、レーザー光の位置決め制御について図３乃至図６を用いて説明する。

図３に示すように、レーザー墨出し器１は、レーザー光１８が受光器１４の受光部１５（基準ラインＸ）に一致するように、本体部２は図中のいずれかの矢印の方向に上述した２つのモータによって自動的に回転する。その際、レーザー光１８は、受光器１４の受光部１５が感知できる強度である必要があるため、特定の発光条件でオンオフを繰り返すパルス発光を照射している。すなわち、受光器１４はレーザー光１８の特定のパルス周期を検出するように構成されているため、通常のレーザー光の強度より弱くしている。具体的には、パルスをデューティー比２５％（オンを２５％、オフを７５％）としてレーザー光を照射している。そのため、ライン強度は通常使用時のに比べて小さくなり、位置決めが完了した後も、その状態を継続するためラインが薄くてライン光の認識がしにくく作業性が悪いものであった。しかしながら、本発明によれば、図４に示すように、レーザー墨出し器１は、レーザー光の位置決めが完了した信号を受光器１４から受信した後に自動的にレーザー光の強度を強く、具体的にはパルスのデューティー比９５％（オンを９５％、オフを５％）にするように制御しており、レーザー光を見やすくし作業性を向上することができる。レーザー光の自動強度制御について図５及び図６を用いて説明する。

図５に示すように、レーザー墨出し器１は内部に制御装置１９を内蔵しており、制御装置１９は、操作パネル６の電源スイッチ６ａ、ライン照射スイッチ６ｂ等の各種スイッチからの入力信号、レーザー光源８に設けられたセンサ２２からのレーザーユニット姿勢情報信号等により、レーザーユニット７や本体部回転用モータ２１、レーザーユニット姿勢制御用モータ１２等を制御する。また、制御装置１９は、受光器１４からの制御信号を入力するための受信部２０に接続されており、受信部２０からの信号によってレーザー光１８の強度、モータ２１等を制御する。

一方、受光器１４は、電源スイッチ２６、レーザー墨出し器１の自動位置決め開始スイッチ１７、位置決めが完了したことをユーザーに知らせるブザー２７のオンオフを切り換えるブザースイッチ１６、レーザー光１８を受光する受光部１５及び受光センサ２５、レーザー墨出し器１の受信部２０に信号を送信する送信部２４を備えている。

図６を用いて、レーザー墨出し器１の自動位置決め制御及びレーザー光強度自動制御について説明する。ステップＳ１においてレーザー墨出し器１の電源スイッチ６ａをオンすると、レーザー光源１８に設けられたセンサ２２ａ（Ｘ軸用）及び２２ｂ（Ｙ軸用）からの信号を制御回路１９が受信し、制御回路１９はセンサ２２の信号に基づいてレーザーユニット姿勢制御用モータ１２ａ（Ｘ軸用）及び１２ｂ（Ｙ軸用）を制御してレーザーユニット７の水平及び垂直の姿勢を調整し、適切な姿勢に制御する（ステップＳ２）。ステップＳ２でレーザーユニット７の姿勢を制御した後、ライン照射スイッチ６ｂをオンすることによってレーザー光を照射することができる。なお、本実施形態では、レーザー光を照射する前に自動位置決め制御を実施した場合について説明する。

次に、受光器１４の電源スイッチ２６をオンし（ステップＳ３）、受光器14に設けられた自動位置決め開始スイッチ１７をオンする（ステップＳ４）。なお、受光器１４の電源スイッチ２６のオン動作は、ステップＳ１より前、ステップＳ１の後（ステップＳ２の前）であっても良い。

自動位置決め開始スイッチ１７は２つ設けれらており、受光器１４の受光部１５に対して左右どちらにずれているか、すなわちレーザー光が受光部１５にすぐに一致できるように本体部２のスタンド部３に対する回転方向を選択できるように構成されている。図３の場合、受光器１４はレーザー光１８に対して右側に位置しているため、本体部２を右回転するように右か移転用のスイッチ１７をオンする。

ステップＳ４でスイッチ１７をオンすると、受光器１４の制御回路２３は送信部２４を介して自動位置決め信号を出力し、レーザー墨出し器１の制御回路１９は、受光器１４の送信部２４から出力された自動位置決め信号を受信部２０を介して受信する。制御回路１９は、自動位置決め信号を受信すると、レーザー光が照射されているか否かに係らずレーザー光をパルス光として出力する。具体的には受光器１４の受光センサ２５が受信可能なデューティー比２５％（オン時間２５％）のパルス光１８（レーザー強度が弱い）を出力する（ステップＳ５）。パルス光（レーザー光）１８を出力した状態で制御回路１９は、本体部２を右回転するように不図示の本体部回転用モータ２１を制御する。ここで、モータ２１は、レーザー光１８を受光器１４（基準ラインＸ）に大まかに位置合わせさせるための粗動用モータ２１ａと、大まかに位置合せした後に正確に位置合せさせるための微動用モータ２１ｂの２つ設けられており、この２つのモータ１９によってレーザー光１８の位置決めが行なわれる（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、まず、制御回路１９は本体部２を右方向に回転させ、レーザー光１８を基準線Ｘ（受光センサ２５）に一致するように粗動用モータ２１ａを制御する。受光センサ２５がレーザー光１８を検出すると、受光器１４の制御回路２３は送信部２４を介して検出信号を出力し、レーザー墨出し器１の制御回路１９は受信部２０を介して検出信号を受信する。制御回路１９は、一度受光センサ２５がレーザー光１８を検出したため、今度は、粗動用モータ２１ａにかえて微動用モータ２１ｂを制御し、正確な位置決めを実行する。制御回路１９は微動用モータ２１ｂを制御し、レーザー光１８が基準線Ｘを超えて右方向に移動した場合には本体部２を自動的に左方向に回転するように制御し、更に左方向に移動した場合には本体部２を右方向に回転するように制御する。この繰り返し制御により、レーザー光１８が基準線Ｘ（受光センサ２５）に一致するように本体部２の回転を制御する（ステップＳ７）。その後、図４に示すように、レーザ光１８と基準線Ｘが一致した時点で自動位置決めを終了する（ステップＳ８）。

自動位置決めが完了すると、受光器１４は、制御回路２３からの位置決め完了信号をブザー２７に出力し、位置決めが完了した旨をユーザーに知らせる。なお、ブザーではなく音声等でもよくユーザーに知らせることができるものであれば良い。また、ブザー等の音が邪魔になるような作業現場で使用する場合にブザー２７の音量を小さくしたり無くしたりするためのブザー切換スイッチ１６が設けられている。

その後、レーザー墨出し器１の制御回路１９は、レーザーユニット７に対してレーザー光１８の強度を増大するための信号を出力し、図４に示すように、レーザー光１８を自動的に強度を増大させて出力するように制御する（ステップＳ９）。具体的には、パルスのデューティー比を９５％（オン時間９５％）にしてレーザー光１８の強度を増大させる。以上によってレーザー墨出し器１の自動位置決め制御及びレーザー光強度自動制御が完了する（ステップＳ１０）。

以上により説明したように、本発明によれば、レーザー光を受光器に自動的に位置決めできると共に、位置決め後には自動的にレーザー光の強度をユーザーが見やすいように増大することができるため、作業効率及び操作性を向上することができる。

なお、本実施形態では、レーザー光が弱い強度でのみレーザー光を受光可能な受光器を利用した場合の自動位置め制御について説明したが、レーザー光の強度に関係なくレーザー光を受光可能な受光器を利用した場合には、実際にレーザー光を用いて作業を行なう前、すなわちレーザー光の位置決め作業時にレーザー光の強度を弱くすることによって省エネの効果もあり、位置決め終了後に自動的にレーザー光の強度を強くすることで、作業性も向上することができる。

また、本実施形態では、レーザー光の自動位置決め制御を受光器からの制御信号により行なう場合について説明したが、レーザー墨出し器本体で自動位置決め操作を行なうようにしても良い。

本発明の実施形態によるレーザー墨出し器の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるレーザー墨出し器のレーザーユニットを示す斜視図である。 本発明の実施形態によるレーザー墨出し器のレーザー光を位置決め完了前の状態を示す動作図である。 本発明の実施形態によるレーザー墨出し器のレーザー光を位置決め完了後の状態を示す動作図である。 本発明の実施形態によるレーザー墨出し器の制御ブロック図である。 本発明の実施形態によるレーザー墨出し器の制御フローチャートである。

符号の説明

１はレーザー墨出し器、２は本体部、３はスタンド部、４はカバー、５は照射窓、６は操作パネル、７はレーザーユニット、８はレーザー光源、９はレーザー分岐機構部、１０はレンズ、１１はフレーム、１２はレーザーユニット姿勢制御用モータ、１３はモータ機構部、１４は受光器、１５は受光部、１６はブザースイッチ、１７は自動位置決め開始スイッチ、１８はレーザー光、１９は制御回路、２０は受信部、２１は本体部回転用モータ、２２はセンサ、２３は制御回路、２４は送信部、２５は受光センサ、２６は電源スイッチ、２７はブザーである。

Claims (2)

1. 所定の場所に配置された受光器にレーザー光を位置決め可能なレーザー墨出し器であって、
   レーザー光を照射するレーザーユニットを収容する本体部と、
   該本体部下部に設けられ該本体部を支持するスタンド部と、
   前記レーザーユニットを覆うカバーと、
   前記レーザー光を該カバーの外部に照射するための照射窓とを備え、
   前記本体部は前記スタンド部上で水平方向に回転可能に配設されているレーザー墨出し装置において、
   前記レーザー光の強度を調整するためのレーザー光強度調整部と、
   該レーザー光強度調整部によって調整された第１強度のレーザー光が前記受光器に向かって照射されるように前記本体部を前記スタンド部に対して水平方向に自動回転させるための自動回転機構部とを有し、
   前記レーザー光強度調整部は、前記レーザー光が前記受光器によって受光された後に前記レーザー光を前記第１強度より強い第２強度のレーザー光に増大することを特徴とするレーザー墨出し装置。
2. レーザー光を照射するレーザーユニットを収容する本体部と、
   該本体部下部に設けられ該本体部を支持するスタンド部と、
   前記レーザーユニットを覆うカバーと、
   前記レーザー光を該カバーの外部に照射するための照射窓とを備え、
   前記本体部は前記スタンド部上で水平方向に回転可能に配設されているレーザー墨出し器と、
   前記レーザー光を受光するための受光器と、
   からなるレーザーシステムであって、
   前記レーザー墨出し器は、前記レーザー光の強度を調整するためのレーザー光強度調整部と、 該レーザー光強度調整部によって調整された第１強度のレーザー光が前記受光器に向かって照射されるように前記本体部を前記スタンド部に対して水平方向に自動回転させるための自動回転機構部とを有し、
   前記受光器は、前記レーザー光を受光するために前記自動回転機構部により前記本体部を水平回転させ前記レーザー光を前記受光部に位置合せさせるための位置合せ制御部を有し、
   前記レーザー光強度調整部は、該位置合せ制御部によって前記レーザー光が前記受光器に対して位置決めされた後に前記レーザー光を前記第１強度より強い第２強度のレーザー光に増大することを特徴とするレーザーシステム。

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